초록

● 결정계 실리콘 태양전지를 이용하여 다양한 건축물에 다양한 용도로 설치 · 적용할 수 있는 Glass to Glass 커튼월용 BIPV모듈과 금속커튼월용 BIPV모듈, 대면적 모듈 개발
● BIPV모듈의 내구성 확보 및 설치하기 용이하도록 구성된 BIPV용 프레임 및 창호형 샷시 개발
● PV모듈 구성재료로써 100% 수입에 의존하고 있는 EVA sheet 국산화
● BIPV모듈 제조를 위한 자동화 공정 개발
● FZP형 12kW급 BIPV 모듈 개발 및 시공기법 개발

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 에너지.자원기술개발사업 최종보고서 초록 ...3
• 요약문 ...4
• 목차 ...10
• 그림목차 ...18
• 표목차 ...36
• 제 1 장 서론...43
• 제 2 장 태양광발전기술 및 BIPV 기술 현황...46
• 제 1 절 태양광발전기술 현황 및 전망...47
• 1. 태양광발전 기술의 개요...47
• 가. 태양광 에너지...48
• 나. 태양광발전 원리...50
• 다. 태양광발전 기술 분류...53
• 라. 태양광발전기술 개발의 당위성...59
• 2. 국내.외 태양광발전기술 현황 및 전망...60
• 가. 세계 태양광발전기술 현황...60
• 나. 세계 태양광발전기술 전망...71
• 다. 국내 태양광발전기술 현황 및 전망...79
• 제 2 절 BIPV기술 현황 및 전망...82
• 1. BIPV 기술의 개요...85
• 가. BIPV모듈의 분류...87
• 나. BIPV시스템의 설계 요소기술...89
• 다. BIPV시스템 적용기법 및 사례...97
• 2. 국내외 BIPV 기술 현황 및 전망...114
• 가. 유럽의 건물 적용 태양광발전 프로그램 현황...115
• 나. 일본의 건물 적용 태양광발전 프로그램...117
• 다. 미국의 건물 적용 태양광발전 프로그램 현황...119
• 라. 국내 현황...121
• 제 3 장 태양광 모듈 기술...123
• 제 1 절 태양광 모듈 구성 요소 기술...123
• 1. 태양광 모듈 구조...124
• 2. 태양광 모듈 구성재료...128
• 가. 저철분 강화유리...128
• 나. EVA(Ethylene vinyl acetate)...134
• 다. Back sheet...136
• 라. Junction Box and Connector...140
• 3. 태양광 모듈의 내구성...142
• 가. 태양광 모듈의 내구성에 미치는 영향...142
• 나. 내구성 조사 분석 및 원인 분석...152
• 4. 태양광 모듈 성능 평가...158
• 가. 전기적 성능평가...161
• 나. 기계적 성능평가...164
• 다. 환경적 성능평가...164
• 라. 시험항목 및 판정기준...164
• 제 2 절 태양광 모듈 제조 공정 기술...170
• 1. 태양광 모듈 제조 공정...171
• 가. Cell Selection...172
• 나. Tabbing & String...173
• 다. Module Setting...174
• 라. Lamination...175
• 마. Appearance Check...176
• 바. Assembly...176
• 사. Performance Test...177
• 2. 라미네이션과 큐어링...177
• 가. EVA Sheet의 분류...179
• 나. Pumping 시간 및 온도와 압력의 관계...181
• 다. EVA Gel Content 측정...184
• 3. 태양광모듈 손실특성...185
• 가. 제조 공정에서의 손실 유형...185
• 나. 모듈 노화에 따른 손실 유형...187
• 제 4 장 BIPV모듈 설계 및 제조 기술...205
• 제 1 절 BIPV 모듈 요소기술...206
• 1. 건물 외장 디자인 및 설치공법...206
• 가. PV 싱글 잇기 공법...206
• 나. PV 사이팅 공법...207
• 다. PV 모듈 복합 패널 공법...207
• 라. PV 모듈 패널 알루미늄 순수 공법...207
• 마. PV화 유리 공법...207
• 바. PV 모듈 유리 DPG 공법...207
• 사. PV 모듈 유리 SSG 공법...208
• 아. PV 모듈 유리 FZP 공법...208
• 2. BIPV시스템 적용 분야...208
• 가. 지붕 가리개 패널...213
• 나. 지붕 가리개 루버...214
• 다. 발코니...214
• 라. 캐노피...214
• 마. 외벽면 및 수직 창호형...214
• 3. BIPV시스템의 기술적 요건...215
• 가. 건자재일체형에 요구되는능성...215
• 다. 시장성...215
• 라. 평가법...215
• 4. BIPV모듈의 기능 및 사양...216
• 가. 강도.내구성...216
• 나. 방화.난연성...216
• 다. 미관.디자인...217
• 라. 크기.규격.표준화...217
• 마. 시공성...217
• 바. 기타 기능...217
• 사. 기술적 과제...217
• 5. BIPV모듈 기본사양 도출...221
• 제 2 절 BIPV모듈 설계 및 제조...224
• 1. Glass to Glass Curtain Wall BIPV모듈...224
• 가. Glass to Glass 커튼월 모듈 설계...224
• 나. Glass to Glass 커튼월 모듈 제조...228
• 다. Glass to Glass 커튼월 모듈 성능 분석...239
• 2. Metal Curtain Wall BIPV 모듈...245
• 가. Metal 커튼월 모듈 설계...245
• 나. 금속커튼월 재료 선정...247
• 다. 금속커튼월(STM100) 모듈 제작...250
• 라. 금속커튼월(STM100) 지지대 부착 공법...253
• 마. 금속커튼월(STM100) 모듈 설치...254
• 바. 금속커튼월(STM100) 성능시험 결과...255
• 3. 대면적모듈(STM165, STM175)...257
• 가. 대면적모듈의 구조...257
• 나. 대면적모듈의 재료 선정...258
• 다. 대면적(STM165, STM175) 모듈 제작...260
• 라. 대면적(STM165, STM175) 모듈 설치...262
• 마. 대면적(STM165, STM175) 모듈 성능시험 결과...263
• 4. BIPV용 프레임...266
• 가. BIPV용 프레임 기술의 개요...266
• 나. BIPV용 프레임 설계 및 시제작...271
• 다. BIPV용 프레임 개발에 대한 결과 및 고찰...313
• 5. BTPV모듈의 옥외 시험설비 구축...315
• 가. 태양전지모듈 설계 및 제조...316
• 나. 실험설비 구축...324
• 다. 창 부분 적용을 위한 BIPV 모듈...325
• 라. 스팬드럴 부 적용을 위한 G/G 모듈...327
• 6. 구조층 별 온도 특성 분석...328
• 가. 단일 모듈의 온도 변화 특성...328
• 나. 유리 종류에 따른 모듈 온도 변화...329
• 다. 일사 및 온도 변화에 따른 발전 특성...333
• 라. Spandrel부 온도변화 분석...334
• 마. Spandrel부 온도 변화에 의한 발전 특성...336
• 7. 구성 재료에 따른 성능 평가...341
• 가. 구성 재료 및 실험 방법...341
• 나. 구성 재료에 따른 성능 평가 분석...342
• 8. 전기적 성능 평가...347
• 가. 발전성능 Simulation...347
• 나. 모듈의 동작 환경에 따른 특성 저하...349
• 다. 태양전지 모듈의 열적 특성 해석...357
• 9. BIPV모듈의 광학적 성능평가 분석...364
• 가. 이론적 배정...364
• 나. 접합유리(laminated glass)의 투과 특성 분석...368
• 다. 태양전지모듈의 반사 특성 분석...370
• 라. 태양전지모듈의 휘도 특성 분석...372
• 10. BIPV모듈 건축적 성능 평가 분석...376
• 가. TVS 촬영에 의한 분석...376
• 나. 단열 성능 측정...380
• 다. 구조 개선 시제품 성능 평가...385
• 제 3 절 BIPV모듈 자동화 공정기술...394
• 1. 셀 등급 분류 공정...394
• 가. 제조장비 설계 및 제조...394
• 2. Tabing & String 공정...398
• 가. 제조장비 설계 및 제조...399
• 나. Tabbing & String 성능 및 사양...404
• 3. Lamination 공정...406
• 가. Laminator 구조 및 원리...406
• 나. BIPV 모듈용 Laminator 기능 및 사양...409
• 제 4 절 EVA Sheet 제조기술...414
• 1. PV용 EVA Sheet의 개요...415
• 2. PV모듈용 EVA sheet의 특징...415
• 가. 적절한 가교(GEL) 구조 형성 관계...415
• 나. 접착력...416
• 다. 내후성...418
• 3. EVA sheet의 설계...419
• 가. solar 용 EVA sheet의 설계...419
• 나. EVA sheet의 설계 시 고려할 점...422
• 4. EVA sheet의 제조...426
• 가. 배합 조성비 도출...426
• 나. 시제품 제작...429
• 5. 진흥 EVA의 특성분석 결과...443
• 가. 온도에 따른 Gel content...443
• 나. Lamination 조건...443
• 다. 진흥 EVA Sheet의 UV cutoff...444
• 라. 진흥 EVA sheet와 유리와의 접착성...445
• 마. 진흥 PV용 EVA Sheet의 물성...446
• 6. EVA Sheet 후 공정 평가 분석...447
• 가. EVA Sheet의 후 공정 평가 방법...447
• 나. 진흥공업 EVA Sheet의 후 공정 평가 결과...450
• 다. EVA Sheet 시제품 적용 모듈 제조...459
• 제 5 절 BIPV시스템 시범적용 설계 및 설치운전...461
• 1. 개요...461
• 2. BIPV모듈 설계.제작...461
• 가. 대상 건물 선정...461
• 나. BIPV모듈 설계...462
• 다. BIPV모듈 제조...468
• 3. BIPV시스템 설계 및 설치...472
• 4. 모니터링 시스템 설계 구축...476
• 5. BIPV시스템 모니터링 결과 분석...481
• 6. BIPV시스템 시뮬레이션 및 결과...483
• 제 6 절 BIPV시스템 경제성 분석...488
• 1. 경제성분석의 필요성...488
• 2. 프로그램 개발...489
• 가. BIPV 시스템의 발전모델 및 시뮬레이션...489
• 나. 프로그램의 기본구조...489
• 다. 이론적 해석...490
• 3. 사례분석을 통한 BIPV 시스템의 경제성분석...510
• 가. 시뮬레이션 입력자료...510
• 나. 시뮬레이션에 따른 BIPV 시스템의 성능분석...513
• 다. BIPV 시스템의 경제성평가...517
• 제 5 장 연구개발성과 및 활용방안...524
• 제 1 절 연구개발성과...524
• 제 2 절 활용방안...528
• 제 6 장 결론...529
• 참고문헌...530